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空壓機(jī)---高壓變頻器在煤氣加壓機(jī)中的節(jié)能應(yīng)用 

 
 
 
　
1.邯鋼熱力廠8萬(wàn)m3煤氣站是邯鋼三煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收配套設(shè)施，回收的轉(zhuǎn)爐煤氣通過(guò)2臺(tái)煤氣加壓機(jī)送往各用戶，供用戶使用。該煤氣加壓機(jī)為江陰產(chǎn)D1000－11型，流量為16.67m3/s，全壓24.5kpa，配備850kW、10kV交流異步電機(jī)，工藝要求出口壓力22～24kpa，流量60000m3/h。為了滿足用戶煤氣的使用需要，選用了哈爾濱九洲產(chǎn)JZHICON－1A－10/060型變頻器。 

2　新系統(tǒng)節(jié)電原理
2.1　異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由下式?jīng)Q定
n=（1-s）60f/p
式中：
n——電機(jī)轉(zhuǎn)速；
s——電機(jī)轉(zhuǎn)差率；
f——電源頻率；
p——電機(jī)極對(duì)數(shù)。
改變式中任一參數(shù)均可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。如使用串級(jí)調(diào)速裝置改變轉(zhuǎn)差率，制造極數(shù)不同極對(duì)數(shù)的電機(jī)以改變極對(duì)數(shù)，采用變頻技術(shù)改變電源頻率等。
2.2　風(fēng)機(jī)調(diào)速控制節(jié)電原理
根據(jù)流體力學(xué)原理可知，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速n成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速n的二次方成正比，電機(jī)的軸功率P與轉(zhuǎn)速n三次方成正比，即：　
Q/Q1=n/n1（1）
H/H1=（n/n1）2（2）
P/P1=（n/n1）3（3）
Q1：風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量
n1：電機(jī)額定轉(zhuǎn)速
P1：電機(jī)額定功率
H1：風(fēng)機(jī)額定壓力
由式（1）、（2）、（3）求得功率表達(dá)式
P/P1（Q/Q1）3（4）
設(shè)風(fēng)機(jī)效率為一定，當(dāng)風(fēng)量降到Q1的80%時(shí)，即轉(zhuǎn)速相應(yīng)降到n1的80%時(shí)，由式（4）可求得其軸功率為
P軸=0.512＊P1/ηF（5）
ηF：為風(fēng)機(jī)的效率，當(dāng)風(fēng)量降到50%Q1時(shí)，即轉(zhuǎn)速相應(yīng)降到50%n1時(shí)，由式（4）可求得其軸功率為
P軸=0.125P1/ηF（6）
計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)工藝要求減小風(fēng)量時(shí)，如果使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，不僅可滿足工藝要求，而且使電機(jī)軸功率大幅降低，從而節(jié)省大量電力；如果采用人工調(diào)節(jié)閥門來(lái)減小風(fēng)量，雖然也能達(dá)到工藝要求，但是電機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)]變，電機(jī)軸功率并未下降。根據(jù)理論計(jì)算，兩者相比較，當(dāng)Q降到額定Q1的80%時(shí)，轉(zhuǎn)速控制方法比調(diào)節(jié)閥門節(jié)電近49%。當(dāng)Q降到額定Q1的50%時(shí)，轉(zhuǎn)速控制方法比調(diào)節(jié)閥門可節(jié)電達(dá)87.5%。通過(guò)以上理論計(jì)算表明了節(jié)電效果。
3　使用變頻調(diào)速系統(tǒng)所取得的經(jīng)濟(jì)效益
3.1　節(jié)約電能
在系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況下，電機(jī)頻率在42.6Hz左右，電機(jī)功率維持在額定功率的41.6%左右。據(jù)此測(cè)算，該加壓機(jī)年節(jié)電量超過(guò)2000000kW•h，按0.48元/kW•h計(jì)算，年節(jié)約人民幣96萬(wàn)元以上。
3.2　提高了電機(jī)的效率和CosΦ值
變頻器的使用，大幅度提高了電機(jī)的效率，使用該變頻器后CosΦ值在0.96以上，大大高于傳統(tǒng)的系統(tǒng)。
3.3　其他
據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，在需改變流量控制場(chǎng)合，變頻器節(jié)能幅度一般為30%～60%，并有以下特點(diǎn)：
（1）軟啟動(dòng)功能。變頻器具有軟起動(dòng)功能，起動(dòng)時(shí)沒(méi)有起動(dòng)沖擊電流，電流從零開(kāi)始，根據(jù)轉(zhuǎn)速提高電流，并逐漸上升，不管怎樣都不超過(guò)額定電流，因此任何時(shí)間啟動(dòng)電機(jī)都沒(méi)關(guān)系，可節(jié)省起動(dòng)設(shè)備。
（2）變頻器本身具備很強(qiáng)的保護(hù)功能和控制功能。通過(guò)對(duì)變頻器的設(shè)定，可以方便地確定保護(hù)參數(shù)和控制要求，目前廣泛使用的變頻器屬于交-直-交方式，矢量控制，是一種特別適用于風(fēng)機(jī)泵類的變頻器，有的變頻器還帶有PID調(diào)節(jié)功能和部分可編程功能，大大方便了用戶的使用。

4　JZHICON－1A－10/060型變頻器的優(yōu)點(diǎn)
（1）　采用先進(jìn)控制技術(shù)
JZHICON－1A系列高壓變頻器采用先進(jìn)的功率單元串聯(lián)疊波技術(shù)、空間矢量控制的正弦波PWM調(diào)制方法，內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行，內(nèi)置PLC，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的靈活控制，具有本地、遠(yuǎn)程、上位機(jī)三種控制方式。
（2）　高質(zhì)量的電源輸入
輸入側(cè)隔離變壓器二次線圈經(jīng)過(guò)移相，為功率單元提供電源，相當(dāng)于48脈沖二極管整流輸入，消除了由單個(gè)功率單元所引起的諧波電流，大大抑制了網(wǎng)側(cè)諧波的產(chǎn)生，無(wú)需安裝輸入濾波器并保護(hù)電源及周邊設(shè)備免受諧波干擾。
（3）　完美的輸出性能
單元串聯(lián)脈寬調(diào)制疊波輸出，10kV系列每相8個(gè)單元，大大削弱了輸出諧波含量，輸出波形接近完美的正弦波，無(wú)需輸出濾波裝置。
（4）　節(jié)能效果
傳統(tǒng)加壓機(jī)對(duì)管網(wǎng)流量、壓力控制是通過(guò)人工調(diào)節(jié)出口閥門的開(kāi)度，人為增加、減小管網(wǎng)風(fēng)阻力，以減小、增加流量。電機(jī)始終以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。在本系統(tǒng)中，加壓機(jī)的出口壓力、流量變化是通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化而調(diào)節(jié)的。

5.綜上所述，雖然變頻器初期投資大，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變頻器必將得到更廣泛的應(yīng)用，性能價(jià)格比更能為用戶所接受。